地质岩心钻探.doc

地质岩心钻探钻探工程质量有六项指标：岩矿心采取率、钻孔弯曲度、简易水文地质观测、孔深误差测量与校正、原始报表填写、钻孔的封闭。为了保证达到这六项指标的要求，我们就必须采取必要的方法与措施来提高钻探质量。一、 提高岩矿心采取率的措施 1. 根据各矿区地质条件、岩矿层的物理机械性质和技术因素，正确地选择取心方法和工具。2. 取心困难的岩矿层中，应尽可能选用金刚石或硬质合金钻进。3. 在取心困难的矿层中钻进时，应限制转速、压力和泵量，适当控制回次进尺长度和时间。4. 钻进时回次进尺不得超过岩心管长度。5. 在矿层、矿层顶底板和重要标志层中，岩、矿心没有采取上来时，须专程捞取，不应继续钻进，必需钻时不得超过0.5米。捞取岩、矿心时应尽量采用喷反、无泵或钢丝钻头等有效方法。6. 退取岩心时要细心，尽可能地避免人为地破碎，并严格防止岩、矿心上、下顺序颠倒。二、预防钻孔弯曲的措施1. 确保安装质量，保证“天车、回转器、孔口”三点一线。不准使用旷动的立轴(导管)。2. 开孔时，应选用锋利的钻头，主动钻杆不得有偏摆，轴心压力要均匀，要随钻孔加深而加长岩心管。3. 在易斜岩层地区施工，应根据地层、见矿深度等条件合理设计开孔角度和弯曲强度。要尽量选用金刚石或硬质合金钻进。4. 深孔钻进时，应尽量采用钻铤加压。5. 遇到片岩地层、倾斜岩层、破碎带、软硬互层时，应使用锋利的钻头和长、直、重、厚、刚的钻具，有条件时也可试用冲击回转钻进。6. 扩孔时要带内导正器，换径时要带外导正器。粗径钻具要用综合式异径接头连结，其中心线必须一致。换径时导正管要长于4米，第一回次的小径岩心管长度要短于1米。三、做好简易水文地质观测的措施要及时观测水位及其他应测项目；水位观测的基准点必须一致，读数要准确，测绳不得任意割接。四、降低孔深误差的措施1. 机场使用的木尺或铁尺必须保持两端平齐，刻度准确、清楚，并注意经常校正。2. 丈量机上就时应停止立轴回转，基准点必须一致，并应准确丈量，及时记录。3. 加减钻具必须用钢卷尺丈量尺寸。4. 校正孔深丈量钻具尺寸时必须使用钢卷尺，并将丈量结果逐根记录在班报表上。五、做好原始记录的措施记录员应认真负责地做好当班的各项记录，机长(或综合记录员)要每天校对原始记录发现错误要及时修正，无误后签字自存并定期移交统计部门保存。六、提高封孔质量的措施1. 封孔前必须准确掌握封闭段孔深及隔离塞(架桥)的位置，正确选用有一定强度的架桥材料，并将其固定牢靠。2. 使用泥浆做冲洗液的钻孔，应根据情况自下而上清洗封闭段孔壁上的泥皮。3. 水泥必须用清水搅拌均匀，水灰比应小于50%。4. 可根据实际情况分别采用泵送、导管注入和注送器注入水泥浆的方法，水泥浆出口距隔离位置的距离应小于0.5米。5. 注浆过程不要中断，封闭长度在5米以内时不得提动钻具；水泥浆灌注完毕，要准确掌握替浆的清水用量，不得过多。6. 用套管护壁的钻孔，应先封好套管下部各封闭段后再起拔套管。第一节 钻进方法钻探方法的主要类型：按机械碎岩方式分有回转钻探、冲击钻探、冲击回转钻探等；按碎岩工具或磨料分有钢粒钻探、硬质合金钻探、金刚石钻探、复合片钻探、牙轮钻头钻探等；按获取岩心的方式分有提钻取心、绳索取心、反循环连续取心取样等；按冲洗液类型分有清水钻探、泥浆钻探、空气钻探等；按冲洗液循环方式分有正循环钻探、反循环钻探、孔底局部反循环钻探等。此外还有一些特殊的方法，如底动力驱动钻探、定向钻探等，也可以是上述方法的组合。地质岩心钻探采用的主要钻探方法有硬质合金钻探、金刚石钻探（含绳索取心钻探）、复合片钻探、冲击回转钻探、定向钻探、反循环取心取样钻探等。钻进方法的选择与矿区地质条件、岩矿层的物理机械性质和技术因素有关；与岩石的可钻性、研磨性、完整程度有关。把与钻进工艺有关的几个特性将岩石做如下分类：1. 按硬度的大小分为四类，按可钻性的高低分为十二级，其相应关系为：(1) 软可钻性13级；(2) 中硬可钻性46级；(3) 硬可钻性79级；(4) 坚硬可钻性1012级。2. 按研磨性的强弱分为三类：弱研磨性、中研磨性、强研磨性；3. 按完整程度分为三类：完整、较完整、破碎。4. 针对主要岩层特点，依据岩石硬度、研磨性及完整程度，结合口径、钻孔深度等，选定钻探方法。6 级以下岩石可选用硬质合金钻进方法，7 级以上岩石应以金刚石钻进方法为主，金刚石复合片及聚晶金刚石钻进适用于47 级、部分8 级岩石；中深孔、深孔钻探为减少提钻次数，宜采用绳索取心钻进方法；坚硬致密打滑岩层宜采用冲击回转钻进方法；治理孔斜及施工定向孔、多分支孔宜采用定向钻进方法；在坚硬破碎、易于坍塌、漏失复杂地层钻进时，推荐采用空气反循环连续取心（样）钻进方法。钻进方法的选择如下表：岩石特性岩石硬度软中硬硬坚硬岩石可钻性级别1346791012岩石研磨性弱弱中强弱中强弱中强钻进 方 法硬质合金钻进表镶金刚石钻进孕镶金刚石钻进冲击回转硬质合金钻进冲击回转金刚石钻进聚晶、复合片钻进空气潜孔锤钻进一、金刚石钻探金刚石钻探的钻进效率高低和钻头寿命长短一般取决于金刚石钻头与地层岩性的匹配。对于表镶金刚石钻头，特级用于特坚硬岩层，优质级用于坚硬岩层，标准级、低品级和等外级用于硬和中硬岩层。最常用的金刚石粒度范围是25 粒/ct60 粒/ct。人造金刚石孕镶钻头磨料粒度多为40 目、60 目、80 目和100 目，坚硬致密岩层应选用细粒度金刚石或不同粒度混合的孕镶磨料。根据岩石的硬度、可钻性、研磨性和完整程度及孔内条件，合理选择金刚石钻头与扩孔器的镶嵌类型、胎体性能、金刚石的质量和粒度、金刚石浓度、水口形状及其数量和大小、底唇形状等。金刚石钻头和扩孔器的选用见下表：金刚石钻头和扩孔器的选用常 见 岩 石 举 例泥灰岩，绿泥石片岩，页岩，千枚岩，泥质砂岩，硬质片岩大理岩，石灰岩，泥灰岩，蛇纹岩，辉绿岩，安山岩，辉长岩，片岩，白云岩，硬砂岩，橄榄岩片麻岩，玄武岩，闪长岩，石英二长岩，混合岩，矽卡岩，伟晶岩，花岗闪长岩，流纹岩，花岗岩，钠长岩石英斑岩，高硅化灰岩， 坚硬花岗岩，碧玉岩，霏细岩，石英岩，石英脉，含铁石英岩可钻性类别软中硬 硬坚硬级别1346 791012研 磨 性弱 弱中强弱中强弱中强表镶钻头聚晶金刚石烧结体天然金刚石粒度（粒/ct）10-2525-4040-6060-100胎体硬度（HRC）20-3035-4045孕镶钻头人造或天然金刚石（目）20-4040-6060-8080-100胎体硬度（HRC）10-2020-3030-3535-4040-4545复 合 片 钻 头扩 孔 器表 镶孕 镶金刚石钻头的合理使用：1 根据设计孔深，按钻头和扩孔器外径尺寸，由大到小排序，轮换使用。2 钻头与扩孔器及卡簧间要合理配合,要求如下：a) 扩孔器的外径应比钻头外径大0.3mm0.5mm，岩层坚硬时应采用下限数值；b) 卡簧的自由内径应比钻头内径小0.3mm0.5mm。卡簧应在上一回次岩心上测试，以不脱落、不卡死为宜。3 新钻头到达孔底后，应进行“初磨”，即轻压（正常钻压的1/3左右），慢转（100r/min左右），钻进10min 左右，再采用正常参数继续钻进。不宜用新钻头扫孔和残留岩心。（一） 金刚石钻单动双管取心钻探1、钻具应符合如下条件：a) 单动性能好，异径接头、扩孔器、钻头、短节和卡簧座等零部件连接应同心；b) 内、外管平直无裂伤，螺纹符合要求；c) 内管与短节、短节与卡簧座装配后垂直提起时，不允许自由脱落；d) 装配好的钻具卡簧座底端与钻头内台阶的距离应为3mm4mm；e) 保证水路畅通；f) 在易斜地层中钻进时，取心钻具上部应配有稳定接头、扶正器等导向装置。2、使用金刚石取心钻具时的操作要求：a) 钻探现场应有两套以上与施工口径对应规格的完好钻具；b) 定期拆卸清洗、加油保养，螺纹或外径磨损要及时更换；c) 拧卸钻头、扩孔器、卡簧座与内管应使用多触点钳或摩擦钳，不允许使用管钳；d) 退出岩心时，要用橡皮锤或木锤敲打内管；e) 钻具在移动时不准猛力拖拉或撞击；存放时要摆平，不得重压；运输时要装箱；装卸时应轻放；f) 钻杆接头不经常拧卸的一端应使用粘接剂密封粘牢，经常拧卸部位应涂抹丝扣油；g) 钻杆和接头单边磨损量和均匀磨损量符合表26 的规定；h) 钻杆螺纹连接要保证密封良好。3、钻进技术参数(1) 钻压根据岩石可钻性、研磨性、完整程度、钻头底唇面积、金刚石粒度、品级和数量选择钻压。钻压值见下表。金刚石钻进适用钻压 （单位：千牛）钻 头 种 类钻 头 规 格（mm）48607696122150表镶钻头初 压 力0.51.01.02.02.53.03.5正常压力3647.561081110131114孕 镶 钻 头474.58.561181512171419在软岩层中钻进应用较小的钻压，在完整、中硬到坚硬或强研磨性的岩层中钻进应适当加大钻压；在破碎、裂隙和非均质的岩层中钻进应适当减小钻压，一般降低25%50%。在钻孔弯曲、超径的情况下，钻压应适当减小。(2) 转速根据岩石性质、钻孔结构及设备能力等因素选择转速见下表。 金刚石钻进适用转速 （单位：转/分）钻头种类钻 头 规 格（mm）48607696122150表镶钻头5001000400800300550250500180350150300孕镶钻头75015006001200400850350700260520220440中硬完整岩层宜采用高转速；岩层破碎、裂隙发育、软硬不均，钻进时振动大，则应适当降低转速。在软岩层中钻进效率很高时，应适当限制钻速。正常钻进时，在机械能力、管材强度、钻具稳定性及其减震、润滑等条件允许的前提下，视地层情况适当提高转速。(3) 泵量与泵压泵量应视岩石性质、环状间隙、钻头类型、金刚石粒度、胎体性能等因素，适当调整:a) 钻进坚硬、颗粒细的岩层，泵量可小些；钻进软、中硬、颗粒粗的岩层，泵量应大些；钻进裂隙，有轻微漏失的岩层，泵量要稍大于正常情况；b) 孕镶钻头应采用较大泵量，表镶钻头采用较小泵量，复合片钻头选用的泵量可超过表镶或孕镶钻头泵量的20%50%；c) 在转速较高，钻进速度较快，岩层研磨性较强，岩屑颗粒较粗时，应选用较大泵量，反之泵量应减小；d) 钻头水口的大小，直接影响钻头内外的冲洗液压差，保持适当的压差，有利于钻头底部岩粉的排出和冷却。随着钻头胎体消耗，钻头水口要进行修磨，修磨后其高度不得小于3mm；金刚石钻进中要随时观察泵压，根据泵压的变化判断孔内情况。泵压发生小幅度的上升或下降，一般是孔底换层的征兆；泵压猛然大幅度增高，伴随钻速下降或不进尺，可能发生岩心堵塞；如果泵压突然大幅度下降，多是钻具折断或脱扣。钻进不同孔径所需泵量见下表。金刚石钻进适用泵量 （单位：升/分）钻 头 规 格（mm）48607696122150适用泵量25403045406550806010080120（二）金刚石绳索取心钻探1、 绳索取心钻具总成应具备的技术性能a) 内管总成能从钻杆柱内下到外管中的预定限位和悬挂部位，并可向地面传递信号；b) 钻进进程中，一旦发生岩心堵塞，应能及时向地面发出信号；c) 内管总成的长度能够调节，使卡簧与钻头内台阶保持合理距离；d) 卡取岩心时，卡簧座应坐在钻头内台阶上，通过钻头将拔断岩心的力传到外管；e) 内外管应同轴，单动灵活；f) 打捞器能在钻杆柱内以一定的速度下降到内管总成上端，并把装有岩心的内管打捞上来；g) 打捞器抓住内管提拉不动或提升过程中遇阻时，能够安全解脱；h) 钻进严重漏失地层或干孔时，打捞器能把内管总成安全地送到预定位置。2、 绳索取心钻具总成的装配和检查注意事项(1) 外管总成的组装和检查注意事项：a) 上扩孔器外径应略小于下扩孔器外径；b) 装入座环和扶正环时，应放平摆正后用手推入，不允许用铁器敲击；c) 外管平直度要符合规定要求。(2) 内管总成的组装和检查注意事项：a) 各零部件连接螺纹应拧紧；b) 所有弹性销的开口方向都应一致向下或向上；c) 组装弹卡机构时，应先将回收管装入弹卡架，然后装入弹卡和张簧，并将弹簧销打入，装入的弹卡动作应灵活；d) 根据钻孔深度调节到位报信机构工作弹簧预压力；e) 卡簧座、内管和内管总成上部连接要同轴，内管要求光滑平直；f) 卡簧的自由内径应比钻头内径小0.3mm0.5mm。(3) 打捞器的组装和检查注意事项：a) 打捞器与绳索取心绞车的钢丝绳连接要牢靠；b) 打捞钩要安装周正；c) 尾部弹簧应工作灵活可靠，头部张开距离以8mm12mm 为宜；d）打捞器在脱卡管作用下可安全脱卡。(4) 内外管总成的装配和调整注意事项：a) 弹卡与弹卡挡头的顶面保持一定距离，一般为3mm4mm；b) 卡簧座与钻头内台阶之间应保持最优距离，一般为2mm4mm（卡簧座有水口时应取小值）；c）内管总成应牢固地卡在外管总成中，不能自弹卡挡头端自由倒出。(5) 现场应备用一套外管总成和两套内管总成。3、取心操作(1) 投放内管当确认外管和钻杆内已无岩心时，将内管总成由孔口投入钻杆内，对上机上钻杆，开泵压送，应注意观察泵压变化，泵压明显升高或降低时，说明内管总成已到达预定位置。遇地层严重漏失，孔内没有冲洗液或水位很深时，不准直接投放内管总成，应采用打捞器把内管总成送入孔内；或用机上钻杆对准孔口，泵入适量的冲洗液，然后迅速投放内管总成。(2) 打捞岩心首先用回转器或动力头顶起钻具50mm70mm，缓慢回转钻柱，扭断岩心，再提起并卸掉机上钻杆后，下放打捞器。打捞器在冲洗液中以1.5m/s2m/s 的速度下降，当将要到达内管总成上端时，应适当减慢下降速度，1000m 孔深范围内，可以听到轻微的撞击声，然后开动绳索取心绞车，缓慢提升钢丝绳，确认内管总成已提动后可正常提升。提升过程中，若冲洗液由钻杆溢出，说明打捞成功，否则重复试捞，严禁猛冲硬蹾，反复捞取无效应提钻处理。4、绳索取心钻具总成和打捞器的维护保养(1) 每回次需检查弹卡磨损情况和张簧是否变形，弹卡处于张开状态时，两翼最大间距应比弹卡挡头内径大1.5mm。(2) 单动轴承应定期注入黄油，发现单动不灵活，需拆开检查，彻底清洗。(3) 每次提钻检查弹卡挡头拨叉、悬挂环和座环，不符要求应进行修复或更换。(4) 每次打捞岩心前，检查打捞钩头部和尾部弹簧，打捞钩头部严重磨损和尾部弹簧变形要及时更换。5、绳索取心钻杆的使用和维护保养(1) 拧卸时，应使用多触点专用钻杆钳，并扶正立根上部，不允许用普通管钳拧卸或用铁锤敲击钻杆。(2) 坚持使用丝扣油和冲洗液润滑剂。(3) 下钻时钻杆连接螺纹应达到规定的预扭矩值。(4) 钻杆立根长度以12m 为宜，钻杆与套管间隙不宜过大，钻进中不盲目加压。(5) 防止钻杆螺纹损伤，应做到：a) 钻杆下孔前检查螺纹，清除螺纹上的污垢；b) 钻杆立根摆放台应垫放木板、橡皮等，防止螺纹端部直接与铁器接触；c) 下钻时，钻杆立根应与孔内钻杆柱严格对中，防止压伤螺纹；d) 每次提下钻时，注意检查内螺纹接头的磨损情况，直径磨损超过母接头外径1.2mm，应及时更换；e) 使用粘结剂粘结钻杆螺纹时，应检查接头内径部分，如有粘结剂堆积应及时清除。在拧卸过程中，发现粘结不牢的钻杆应重新粘结；f) 钻杆搬运时，螺纹部分应拧上护丝，轻拿轻放。钻杆停止使用时，应用清水洗净并擦干，钻杆外表涂防锈油，内外螺纹涂丝扣油，钻杆宜放在室内保管，并用枕木垫放，保持水平，排列整齐。6、钻探技术参数(1) 钻压绳索取心钻具钻进时对钻压选择原则与单动双管取心钻具是一致的，但绳索取心钻头比普通双管钻头钻压稍大，详见下表。不同规格钻头适用钻压（单位：千牛）钻 头 种 类钻 头 规 格（mm）48607696122150表镶钻头最大压力81012151719正常压力46687981210141216孕镶钻头最大压力101215182022正常压力688101012121514181620钻进节理发育岩石和产状陡立、松散破碎、软硬互层、强研磨性等地层及钻孔弯曲、超径的情况下，应适当减压；经初磨的新钻头，采用正常钻压可获得高钻速。钻进中随着金刚石磨钝，钻速下降，应逐渐平稳增大钻压。(2) 转速a) 钻进坚硬弱研磨性地层、裂隙破碎地层、软硬互层及产状陡立易斜地层时，应适当降低转速；在软岩层中钻进，亦应限制转速；b) 钻孔结构和钻具级配要合理，钻杆与孔壁间隙小，适于采用高转速。钻孔结构复杂，换径多，环状间隙大，钻具回转的稳定性差，不宜开高转速。 绳索取心钻探适用转速范围见下表。绳索取心钻探适用转速 （单位：转/分）钻头种类钻 头 规 格（mm）48607696122150表镶钻头400800300650300500220450170350140300孕镶钻头60012005001000400800350700250500200400(3) 泵量a) 钻进坚硬、颗粒细的岩层，钻速低，岩粉少，泵量可小些；钻进软及中硬岩层，钻速高，岩粉多，泵量应大些。钻进裂隙，有轻微漏失地层，泵量应稍大于正常情况。钻进研磨性强的岩层，泵量可增大；b) 应保持上返流速为0.5m/s1.5m/s。表镶钻头采用的泵量应比孕镶钻头稍小。孕镶钻头泵量范围见下表。不同规格孕镶钻头泵量 （单位：升/分）钻 头 规 格（mm）48607696122150适用泵量254030504070609090110100130二、冲击回转钻探1、技术特点和适用条件(1) 坚硬、破碎地层液动冲击回转钻进，可减轻岩心堵塞，增加回次进尺，提高机械钻速。(2) 冲击回转钻进通常可减缓钻孔弯曲。绳索取心液动冲击回转钻进还可减轻绳索取心钻杆内壁结垢现象。(3) 硬质合金液动冲击回转钻进适合于可钻性级别56 级和部分7级岩层。(4) 金刚石液动冲击回转钻进适用于可钻性级别612级。在坚硬、致密的“打滑”岩层应用液动冲击回转钻进，可缓解金刚石钻头“打滑”问题。2、液动冲击器类型(1) 液动冲击器按照作用原理分为阀式正作用液动冲击器、阀式反作用液动冲击器、阀式双作用液动冲击器。阀式双作用液动冲击器主要有压差式、射流式、射吸式和复合式等类型。(2) 液动冲击器可与绳索取心钻具配套组成金刚石绳索取心液动冲击器。(3) 应根据钻进方法、钻孔深度、钻孔直径、岩石可钻性和破碎程度以及冲洗介质类型等合理选用液动冲击器。硬质合金冲击回转钻进宜选用低频高功型冲击器，金刚石冲击回转钻进宜选用高频低功型冲击器。硬质合金冲击回转钻进，可采取低转速、适当钻压的钻进参数。3、金刚石冲击回转钻进参数一般与金刚石钻进相近。三、定向钻探与定向取心1、技术特点和适用条件(1) 岩心钻探定向钻进技术多应用于急倾斜（陡立）矿体、深部矿体和自然造斜严重矿区勘探，亦可用于纠正钻孔弯曲，补取岩矿心，绕过孔内复杂事故层段。(2) 因地形、地面建筑限制无法安装钻探设备时，宜采用定向钻进技术。为减少钻探设备搬迁，避免多次钻进上部复杂覆盖层，在勘探网度密，矿体埋藏深等情况下，可利用定向钻进技术施工分支定向孔或集束孔。2、初级定向钻进是利用钻孔自然弯曲规律，辅以部分工艺措施，以求达到预定目标的定向钻进技术。3、受控定向钻进是利用人工造斜工具使钻孔按设计轨迹钻到预定目标的一种钻进方法。4、纠斜钻进：当钻孔实际轴线偏离设计轴线超过最大允许值时，应根据地质要求进行纠斜。四、空气反循环取样钻探1、技术特点空气反循环取样钻进是将压缩空气作为冲洗介质从双壁钻杆环状间隙送至孔底，携带岩样从中心通道高速返回地表的钻进方法，主要特点有：a) 冲洗介质流速快，携带岩屑能力强，洗孔效果好；b) 孔底清洁，冷却钻头效果好，钻头寿命长；c) 通常配用潜孔锤冲击钻进，效率高；d) 钻进中连续、实时采取岩矿样品，采取率高；e) 适应复杂地层钻进；f) 适合干旱缺水地区使用。2、适用条件a) 地质异常验证及矿体边沿追索；b) 已掌握基本地质构造资料的老矿区补充勘探；c) 在地层较稳定的矿区，与少量取心钻孔配合进行勘探施工；d) 主要以获取矿物成分和矿体品位为目的的钻孔。第二节 冲洗液、护壁和堵漏一、冲洗液1、类型和应用地层(1) 细分散泥浆钠膨润土粉或钙膨润土粉加纯碱（碳酸钠）用淡水搅拌形成稳定的悬浮液，即细分散泥浆，适于孔壁较稳定的地层。(2) 粗分散泥浆细分散泥浆中加入石灰、石膏、NaCl、CaCl2 和海水一类的絮凝剂和其他处理剂，形成适度絮凝的粗分散泥浆。主要有钙处理泥浆（石灰泥浆、石膏泥浆、氯化钙泥浆）、含盐泥浆（盐水泥浆、饱和盐水泥浆、海水泥浆）和钾基泥浆等。适于较复杂的水敏性地层、盐碱地层和浅海钻探。(3) 不分散低固相(聚合物)冲洗液以具有选择性絮凝作用的高分子聚合物如部分水解聚丙烯酰胺（PHP）等为主要处理剂，保留泥浆中优质造浆黏土，絮凝劣质土和钻屑，便于地表沉除，保持泥浆低固相和良好的剪切稀释性能。该类泥浆适应性强，特别适于中硬地层。(4) 无固相冲洗液清水中不加黏土只加化学处理剂。主要有合成高聚物冲洗液、天然植物胶冲洗液、生物聚合物（XC）冲洗液、水玻璃+PHP 冲洗液等。适于稳定地层和一般的水敏性地层钻进。2、冲洗液主要性能指标包括密度、流变性、滤失性、酸碱度、含砂量、抑制性和润滑性等。(1) 一般泥浆的性能应为：比重1.031.10，粘度1825秒，失水量1020毫升/30分钟，泥饼厚度0.51.0毫米，含砂量小于4%，pH值7.10。(2) 低固相泥浆的性能推荐为：比重在1.05以下，固相含量(按体积计)低于4%，岩粉与膨润土的比值(按重量计)不超过2，运切力(达因/厘米2)与塑性粘度(厘泊)的比值在4.8以上。3、防止绳索取心钻杆内壁结垢对冲洗液的性能要求：a) 低固相：膨润土加量一般不超过4%，浆液密度不高于1.02g/cm31.03g/cm3；b) 固相控制：固相粒度的80%90%控制在15m20m 以下；c) 低黏低切：视黏度3mPa.s5mPa.s，屈服值0.05Pa0.1Pa，静切力IG/10G 趋于零。相当于苏氏漏斗黏度18s 左右；d) 失水量：一般失水量15ml/30min。二、护壁1、冲洗液护壁(1) 完整、孔壁稳定地层可采用清水作冲洗液。金刚石钻探、斜孔或定向孔、深钻应加入润滑减阻剂。优先选用阴离子型润滑剂（皂化溶解油、硫酸化蓖麻油（太古油）、癸二酸钠皂等），钻进含钙离子地层宜选用复合型润滑剂（如Z761 减阻剂、DR 钻探润滑剂、RH 系列润滑剂等）。为改善携带岩屑能力，亦可使用细分散泥浆、低固相或无固相冲洗液。润滑剂参考用量：清水0.3%0.5%，泥浆1.0%1.5%。(2) 松散、破碎地层a) 接近地表的无胶结的粉砂、流砂和风化层，一般采用高黏度（50s60s 以上）细分散冲洗液快速通过后下孔口管或表层套管隔离；b） 一般破碎带可选用高分子聚合物（加量0.5%1.0%）或广谱类护壁剂（加量2%3%），采用小泵量循环；c) 钻进断层破碎带时，快速穿过后，应注水泥重新造壁；断层带存在径流地下水时，宜用速凝浆液造壁并堵漏；d) 破碎带孔段过长或无法快速穿过时，可跟管钻进。(3) 水敏性地层a) 遇水膨胀地层应选用抑制性冲洗液。含钾离子的处理剂对渗透水化抑制性最好，铵盐和阳离子聚合物次之；b) 遇水崩解地层宜用涂抹效果好的低软化点沥青类处理剂封堵（3%），成膜树脂类和高分子聚合物次之；c) 蒙脱石泥岩和伊利石页岩交互存在的伊蒙混层，可选择含钾离子、沥青和高分子聚合物复配或复合的广谱型处理剂；d) 千枚岩、糜棱岩、蚀变凝灰岩、蚀变粗安斑岩、高岭石化和绢云母化类地层遇水有不同程度的分散和剥落，可采用含高分子聚合物（0.1%0.5%）的低固相冲洗液或具一定抑制性的粗分散型冲洗液；e) 高分子聚合物的包被作用可防止岩屑分散造浆。加入0.5%1.5%润滑剂可预防粘附卡钻。(4) 水溶性地层钻进岩盐和天然碱层可选用饱和盐水泥浆。穿过厚盐层后，应选用欠饱和盐水冲洗液；钻进芒硝和石膏层可用粗分散型的石膏冲洗液。(5) 护壁钻进要求a) 提钻前应调整好冲洗液性能(适度加重为主)，保持孔底清洁；b) 孔壁不稳定时，应降低提下钻速度；c) 提钻时应该连续回灌冲洗液，禁止使用清水；d) 钻具结构和级配合理，弯曲钻具不得入孔；e）采用合理的钻进技术参数；f）发现孔壁不稳征兆，立即采取措施。2、套管护壁钻进不稳定地层或遇溶洞、老窿、暗河及承压水、气地层，在冲洗液护壁不能奏效、水泥很难固壁时应下套管护壁。三、堵漏1、漏失判断a) 钻进中发现漏失，应记录漏失时的孔深、冲洗液性能、泵压变化以及孔口返浆状态；b) 提钻检查取出的岩心，是否存在松散、孔隙、裂隙、溶洞或节理发育等漏失通道；c) 钻具全部提出后，用测绳测量孔内稳定水位和钻杆湿痕位置；d) 参考邻孔和本孔裸眼段钻进漏失情况，综合判断漏失层位和漏失量；e) 有条件的施工单位，可用物探仪器（井温测试、示踪原子测量、电阻测量、超声波测量）或专用测漏仪（压力传感器、旋转叶片式流量计）判断漏失层位置。2、堵漏措施a) 尽量采用低密度低失水冲洗液钻进；b）在易漏地层中钻进，要控制泵压、泵量和提下钻速度；发现微小漏失，应加入1%2%的随钻堵漏材料；c）下钻时，不得在已知漏层位置开泵。3、漏失类型和堵漏方法(1) 孔隙与微裂缝漏失时，漏失量小，孔口能够返流，宜采用如下措施：a) 静止堵漏。发现漏失后立即停钻，上提钻具一定高度，停泵静止几小时，孔内液位不再下降，可继续钻进；b) 惰性材料堵漏。加入3%左右的惰性堵漏材料随钻循环，在漏失位置架桥封堵；c) 交联封堵。部分水解聚丙烯酰胺（PHP）或水解聚丙烯腈钠盐（HPAN)冲洗液中加入CaCl2、石灰或水泥作交联剂。(2) 压差引发的漏失宜采用如下措施：a) 降低泥浆密度。钻进中，循环液流的液柱压力过大压裂（漏）地层，可以采用逐步稀释泥浆、降低泥浆密度，使之与低孔隙压力的地层平衡止漏；b) 充气泥浆止漏。通过向泥浆充气，降低泥浆密度（0.60g/cm0.95g/cm）的方法达到止漏目的；c) 单向压力屏蔽。将1%3%的液体套管随钻封堵，压力消失或降低后自行解堵。(3) 裂缝和破碎带漏失宜采用如下措施：a) 采用高失水剂如DTR堵剂、PCC堵剂和狄塞尔堵漏剂。堵漏浆液在液柱压力下迅速失去水分，在孔壁形成一层致密、具有较高强度的滤饼封堵漏失层；b) 水泥护壁堵漏。选择速凝、早期强度高、密度低的硫铝酸盐水泥，也可用普通硅酸盐水泥加速凝剂、早强剂。现场施工前应检测水泥浆性能指标，包括水灰比，浆液密度、初凝和终凝时间、流动度、可泵期。然后用平衡法灌水泥浆。 (4) 涌漏交替或漏失带存在径流宜采用如下措施：a) 速凝浆封堵。可先灌注部分速凝胶体，在漏层通道狭窄处凝固，然后再注入普通水泥浆。要选定速凝胶体的配方，并根据漏失层深度计算浆液输送时间，确定配方加量，并预先在地表做试验；b) 软胶塞速凝浆液封堵。采用柴油、水泥、膨润土不加水配成浆液。在48h内不会凝固，但在孔内遇水后很快胶凝。(5) 大裂缝和溶洞漏失a) 充填与堵漏液复合封堵。从孔口投入碎石粗砂水泥球至孔底，之后灌注堵漏浆液；b) 大型尼龙袋桥堵。将钻杆用销钉或安全接头与有弹性的橄榄形的大尼龙袋连接，并下放到溶洞漏失部位后，从孔口注入定量的水泥浆，硬化后扫水泥塞成人造孔段。第三节 孔内事故的分类和预防处理一、孔内事故分类1、卡、埋、烧钻事故：孔内钻具由于卡阻、塌埋、烧结、吸附而无法回转和提动。2、钻具事故：孔内钻具折断、脱扣、坠落。3、套管事故：套管整体下滑、中间断开、管壁损坏等。4、落物事故：孔内掉入钻头、工具等坚硬小物件。二、预防孔内事故的基本要求1、加强机台生产技术管理，增强工作人员责任心，认真执行各项规章制度，严格遵守施工设计和操作规程，杜绝违章作业。2、全面了解工区环境与地质情况，制定孔内事故防治预案。3、注意设备、钻具、机具、仪表的检查维护，确保运行正常、工作可靠。4、注重冲洗液性能的调配和维护。5、在深孔或复杂地层施工应制定专门的安全技术措施。6、采用高效钻进技术快速通过不稳定地层；或应用绳索取心、双壁反循环等先进钻进技术进行满眼钻进随钻护壁，减少事故发生。三、处理孔内事故的基本要求1、处理事故应按照先简易、后复杂的步骤进行，依序为：a) 第一步从提、打、震、捞、冲、抓、吸、粘、窜、顶等较简单易行的方法中选取；b) 第二步用反、套、切、钩等方法；c) 第三步用剥、穿、扫、泡等方法；d) 第四步用绕、炸等方法。2、钻探机场应配备丝锥、千斤顶、吊锤、导向器、磨孔钻头、削铁钻头等事故处理工具。事故多发地区还应备有反丝钻杆、捞矛、打捞钩、反管器、震动器、磁力打捞器等专用处理工具，并妥善保管。3、事故发生后，应查清并详细记录事故发生的孔深、机上余尺、事故钻具的位置、规格类型、数量，并根据事故钻具损坏情况，正确分析判断孔内情况，采取相应的处理措施。4、在遇到孔壁不稳定、不能连续排除事故时，应先用优质泥浆护孔，保持孔壁稳定后再处理事故，防止孔内事故复杂化。5、用升降机提拉孔内事故钻具前，应对钻塔、钻机固定螺丝、提升系统进行全面检查。6、用钻机油缸和升降机同时顶拉事故钻具时，先以油缸最大额定上顶力将钻具顶紧，再用升降机继续提拉。卸载时，先松升降机后打开油缸回油阀，不允许用升降机承受全部载荷。7、钻进中发生钻具折断或脱落事故，用丝锥对好后，应立即提钻，不允许继续钻进和卡取岩心。8、任何时候均应盖好或遮严孔口，防止落物掉入。9、交接班时，交班班长要将本班采用的工具、方法、步骤以及取得的进展等情况详细向接班班长交代清楚。处理事故时，各岗位要按人员的技术熟练程度明确分工，密切配合，防止事故复杂化。10、复杂事故由机长主持处理。短期内不能排除的重大事故可由上级部门召开处理事故会议，确定处理方案，由机长遵照执行。11、短时间难以处理好的复杂事故，可封闭事故头上方，采用侧钻绕障的方法处理。四、卡、埋、烧钻事故的预防和处理1、事故的预防(1) 钻进过程中，遇到动力机响声异常、钻参议表数值升高、钻具回转阻力增大、提钻困难、孔口冲洗液突然中断或泵压升高、孔内有异常响声、岩心堵塞等情况，应及时提钻。(2) 提钻发现钻具上有严重泥包或取粉管内有大粒岩屑、掉块或淤泥时，应调整泥浆性能。(3) 孔底岩粉高度超过0.3m 时要采取处理措施。(4) 在研磨性较强的岩层中，使用金刚石和针状合金钻进时，应控制回次钻进时间，防止磨漏岩心管。(5) 使用喷反钻具前，应检查水路是否通畅，承喷器有无杂物堵塞，以及是否组装正确。下钻后，应先接上机上钻杆开泵通水，再慢放到底。不允许用钻具探测岩粉厚度。(6) 在复杂地层中钻进，可使用防事故安全接头。(7) 钻进过程中，出现机械故障、停待或冲洗液突然严重漏失等情况时，应采取措施将钻具提升到安全孔段。(8) 金刚石钻进时，钻杆螺纹连接应密封可靠。泥浆泵工作状态要保持良好。在易坍塌岩层中，提钻时要进行钻孔回灌。(9) 发现钻具回转遇阻时，应立即上下活动钻具，并保持冲洗液循环，不允许无故关泵。(10) 钻具提钻中途遇阻时，应设法转动和窜动钻具，不许猛拉硬提。(11) 发现烧钻征兆时，应迅速将钻具提离孔底，不允许停车。2、事故的处理(1) 卡钻初期尽可能维持大泵量循环，并经常转动钻具和上下窜动钻具。在分析确定卡钻原因的基础上分别采用不同的处理方法：a) 发生键槽卡钻事故，应设法将被卡钻具导出，然后修整键槽处孔壁，不得强力提拔。修整孔壁键槽应不断改换钻具的位置和方位，接长岩心管进行扩孔，或使用带铣刀刃的岩心管接头向上反扫破坏键槽；b) 处理掉块卡钻开始以提、窜为主，继而用拉顶结合或增加工作钢丝绳数来增大提升能力。提、顶、窜无效时，应采用震、打等方法解卡；c) 处理泥包、泥皮粘附卡钻和岩粉埋钻可以采用油浴或碱水浴解卡法。首先降低冲洗液密度，再将一定数量的石油、废柴油或废机油通过泥浆泵压注到卡钻事故孔段，浸泡8h16h，每隔1.5h2h 上下活动钻具一次；亦可注入2%3%纯碱溶液浸泡解卡；d) 盐酸浴解卡法是石灰岩地层解卡的有效方法。将3%5%浓度的稀盐酸溶液通过钻柱或孔口注入孔内，浸泡1h2h，并辅助活动钻具，配合拉顶一般可以解卡。(2) 上述方法处理无效后，将钻杆全部返回，再用削、磨钻头，将